化學(xué)計(jì)量學(xué)在三黃片質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用Δ

鄔偉魁，嚴(yán)倩茹，宋 偉

(1.梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)所中藥室，廣東 梅州 514000； 2.梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)所生測(cè)室和化妝品室，廣東 梅州 514000； 3.武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥學(xué)部，武漢 430060)

三黃片由大黃、鹽酸小檗堿和黃芩浸膏組成，為常用清熱類中成藥，生產(chǎn)企業(yè)眾多，藥品質(zhì)量參差。該藥收載于《中華人民共和國(guó)藥典：一部》(2020年版)[1]，包括鹽酸小檗堿、黃芩苷和大黃(大黃素和大黃酚)3個(gè)含量測(cè)定項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)各成分含量高低進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，但無(wú)法綜合評(píng)價(jià)三黃片的質(zhì)量。

化學(xué)計(jì)量學(xué)是利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法系統(tǒng)研究化學(xué)測(cè)量值內(nèi)涵的科學(xué)[2]。其通過在化學(xué)研究中引入多變量分析法，可進(jìn)行模式識(shí)別、綜合排序，在藥材采收期對(duì)成分的影響研究[3]、中藥質(zhì)量標(biāo)志物[4]、中藥色譜分析[5]和中成藥質(zhì)量評(píng)價(jià)[6]等方面應(yīng)用廣泛?；疑P(guān)聯(lián)分析基于相似度來判斷目標(biāo)物的關(guān)聯(lián)性，可充分利用較少的原始數(shù)據(jù)去挖掘規(guī)律，作為模糊系統(tǒng)研究手段已應(yīng)用于中藥藥效評(píng)價(jià)[7]、炮制對(duì)譜效關(guān)系的影響研究[8-9]、種質(zhì)資源差異分析[10]、生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝參數(shù)辨識(shí)[11]以及不同產(chǎn)地和商品規(guī)格藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)[12]，還可與熵權(quán)法[13]、優(yōu)劣解距離法[14]等方法聯(lián)合用于中藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)，但在中成藥質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)用較少。在中藥研究中常涉及多成分、多參數(shù)、多指標(biāo)的情況，簡(jiǎn)單求和值大小無(wú)法表征各效應(yīng)值的優(yōu)劣?？傇u(píng)歸一(OD)值被用于產(chǎn)地加工與炮制工藝研究[15-17]、提取工藝評(píng)分[18]和制備工藝評(píng)價(jià)[19]，但少見用于中成藥質(zhì)量評(píng)價(jià)。聚類分析是基于“物以類聚”的原則對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行分類，可用于中藥材[20]及制劑[21]的質(zhì)量研究。R語(yǔ)言和Python軟件已被廣泛用于聚類分析及熱圖繪制，近年來，一些在線作圖與數(shù)據(jù)分析平臺(tái)(如www.bioinformatics.com.cn)[22]將相關(guān)數(shù)據(jù)包開發(fā)成在線平臺(tái)，方便研究者使用[23]。

針對(duì)三黃片的既往文獻(xiàn)多為三黃片化學(xué)成分分析[24]、含量測(cè)定方法研究[25]，少見應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析、OD值等化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)三黃片進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。為更客觀地綜合評(píng)價(jià)三黃片的內(nèi)在質(zhì)量，本研究通過測(cè)定5個(gè)省份13個(gè)廠家30個(gè)批次樣品多組分的含量，采用灰色關(guān)聯(lián)分析、OD值和聚類分析綜合評(píng)價(jià)三黃片質(zhì)量，探索構(gòu)建“初步分類+細(xì)化排序”的模式，為中成藥質(zhì)量評(píng)價(jià)提供新思路。

1 材料

1.1 三黃片樣品

不同批次的三黃片為日常抽檢樣品，廠家及批號(hào)見表1。

表1 含量測(cè)定結(jié)果Tab 1 Results of content determination

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用HPLC法[1]測(cè)定鹽酸小檗堿、黃芩苷和大黃(大黃素和大黃酚)的含量，結(jié)果見表1。為進(jìn)一步直觀展示樣品含量特征，繪制樣品含量雷達(dá)圖和沖積圖，見圖1—2。

圖1 樣品含量雷達(dá)圖Fig 1 Radar chart of content

雷達(dá)圖中，內(nèi)環(huán)為大黃(大黃素和大黃酚)，中環(huán)為鹽酸小檗堿，外環(huán)為黃芩苷。雷達(dá)圖顯示，不同批次樣品含量存在一定差異，輪廓突起表明含量較高，輪廓凹陷表明含量相對(duì)較低，如C1內(nèi)環(huán)突起即大黃(大黃素和大黃酚)含量較高，但C1外環(huán)凹陷即黃芩苷含量較低，該樣品綜合質(zhì)量如何不得而知。沖積圖顯示，同一樣品的各組分含量高低并非呈現(xiàn)相同趨勢(shì)，出現(xiàn)此高彼低、錯(cuò)綜復(fù)雜的情況。雷達(dá)圖和沖積圖雖然直觀顯示了樣品含量結(jié)果，但未能顯示樣品綜合質(zhì)量，故對(duì)三黃片進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)研究十分必要，有助于評(píng)價(jià)藥品綜合質(zhì)量。

2 方法

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度

2.1.1 參考序列選擇：設(shè)有m個(gè)樣品，每個(gè)樣品有n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，組成1個(gè)評(píng)價(jià)單元序列Xik(i=1，2，3……m；k=1，2，3……n)；m=30，n=3。

2.1.2 模型建立：按灰色關(guān)聯(lián)分析公式[26]，對(duì)三黃片參考序列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理。(1)原始數(shù)據(jù)規(guī)格化；(2)相對(duì)于最優(yōu)和最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算；(3)關(guān)聯(lián)度和相對(duì)關(guān)聯(lián)度計(jì)算。相對(duì)關(guān)聯(lián)度越大越好，根據(jù)評(píng)價(jià)單元的相對(duì)關(guān)聯(lián)度大小，得出其質(zhì)量?jī)?yōu)劣排序。

2.2 OD值

采用文獻(xiàn)[27]方法對(duì)含量測(cè)定結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，樣品中3個(gè)含量指標(biāo)均為取值越大越好(dmax)，計(jì)算公式為dmax=(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，Ymin為指標(biāo)中最小值，Ymax為指標(biāo)中最大值。OD=(d1+d2+d3+ …dk)/k，k為指標(biāo)數(shù)，k=3，OD值越大越好，根據(jù)評(píng)價(jià)單元的OD值大小，得出其質(zhì)量?jī)?yōu)劣排序。

2.3 聚類分析

利用在線作圖與數(shù)據(jù)分析平臺(tái)(www.bioinformatics.com.cn)[6]，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類并繪制熱圖，使用Ward聯(lián)接，距離方法為歐氏距離。

3 結(jié)果

三黃片的灰色關(guān)聯(lián)度與質(zhì)量排序、OD值與質(zhì)量排序結(jié)果見表2，聚類分析熱圖見圖3?；疑P(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示，廣西B企業(yè)3個(gè)批次樣品質(zhì)量排序分別為第4、20和25位，河南H企業(yè)5個(gè)批次樣品質(zhì)量排序分別為第5、10、18、23和27位，廣西F企業(yè)7個(gè)批次樣品質(zhì)量排序分別為第8、15、16、21、24、28和29位，提示同一企業(yè)不同批次三黃片的質(zhì)量差異明顯，相關(guān)企業(yè)有必要加強(qiáng)制劑工藝研究，強(qiáng)化生產(chǎn)過程控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。廣西F企業(yè)7個(gè)批次樣品中，僅1個(gè)樣品排序居前10位，4個(gè)樣品排序在20位以外，提示該企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差異較大。OD值質(zhì)量排序結(jié)果與灰色關(guān)聯(lián)分析排序結(jié)果基本一致。聚類分析結(jié)果顯示，30批次樣品被聚為2部分，其中，質(zhì)量排序居前9位的8個(gè)樣品(A、E、H4、J、F3、C2、G1和B2)聚為一類，該類樣品質(zhì)量較優(yōu)，與排序結(jié)果基本相符。

圖2 樣品含量沖積圖Fig 2 Alluvial plot of content

圖3 聚類熱圖Fig 3 Cluster analysis heat map

表2 三黃片相對(duì)關(guān)聯(lián)度與質(zhì)量排序、OD值與質(zhì)量排序Tab 2 Relative relevance and quality ranking, OD value and quality ranking of Sanhuang Tablets

4 討論

30個(gè)批次三黃片的含量測(cè)定結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)各成分含量高低進(jìn)行簡(jiǎn)單比較很難綜合評(píng)價(jià)其質(zhì)量。本研究結(jié)果表明，三黃片相對(duì)關(guān)聯(lián)度值為0.279～0.559，OD值為0.063～0.585，提示不同廠家不同批次三黃片的質(zhì)量差異較大，企業(yè)需加強(qiáng)質(zhì)量穩(wěn)定性研究，相關(guān)部門需加強(qiáng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管。聚類分析可將樣品初步分類，關(guān)聯(lián)度與OD值可細(xì)化排序，3種方法相輔相成，探索形成“初步分類+細(xì)化排序”的模式，可用于三黃片質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。本研究以三黃片多組分含量為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)不同廠家不同批次的樣品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，3種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相互印證，可較為客觀地反映藥品的內(nèi)在質(zhì)量，為中成藥質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)提供思路借鑒。